劉 軍,原力智,徐 磊

(湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,湖北 武漢 430034)

某工程基樁施工質(zhì)量問題分析及處理

劉 軍,原力智,徐 磊

(湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,湖北 武漢 430034)

介紹某超高層項(xiàng)目基樁通過動(dòng)測(cè)和鉆芯查驗(yàn)等綜合檢測(cè)手段,發(fā)現(xiàn)部分基樁存在施工質(zhì)量問題,并進(jìn)行原因分析,采取補(bǔ)樁措施后達(dá)到要求。其檢測(cè)方法為類似工程的樁基質(zhì)量檢測(cè)提供借鑒。

嵌巖樁;低應(yīng)變;鉆芯;質(zhì)量問題;應(yīng)對(duì)措施

鉆孔灌注樁特別是嵌巖灌注樁以其承載力高、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于高層、超高層工程項(xiàng)目中,然而,單樁承載力高的工程樁其風(fēng)險(xiǎn)也高,無論樁身或樁端的質(zhì)量問題均將嚴(yán)重影響樁的承載力,特別是在施工中因采用的工藝、工序、管理等不當(dāng)問題,往往會(huì)造成較大的質(zhì)量事故。筆者就此簡介武漢市漢陽區(qū)某超高層建設(shè)項(xiàng)目中基樁低應(yīng)變檢測(cè)異常,從而發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目工程基樁存在較大質(zhì)量問題并進(jìn)行了原因分析,采取補(bǔ)樁措施后達(dá)到要求的工程實(shí)例。

1 工程概況

該工程1#樓樓高50層,設(shè)計(jì)采用鉆(沖)孔灌注樁,總樁數(shù)151根,有效樁長15～18 m,設(shè)計(jì)樁徑1 000 mm,單樁豎向承載力特征值Ra=7 600 kN,樁端持力層為第⑤層微風(fēng)化石灰?guī)r。

2 1#樓工程地質(zhì)概況

① 填土(Qml):松散,層厚0.5～3.2 m;

⑤ 石灰?guī)r(P):淺灰—青灰色,微風(fēng)化,厚層狀構(gòu)造,裂隙較發(fā)育,巖芯呈柱狀、短柱狀,fa=10 000 kPa。

3 樁的低應(yīng)變、鉆芯檢測(cè)情況

先期對(duì)該棟樓151根工程樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè),對(duì)檢測(cè)波形綜合分析后發(fā)現(xiàn)大部分波形異常,主要特征為樁底段存在正向反射峰,根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2014)第8.4.6條之規(guī)定:對(duì)于嵌巖樁,樁底時(shí)域反射信號(hào)為單一反射波且與錘擊脈沖信號(hào)同向時(shí),應(yīng)采取鉆芯法、靜載試驗(yàn)或高應(yīng)變法核驗(yàn)樁端嵌巖情況[1]。據(jù)此,檢測(cè)單位從異常波形中挑選一批有代表性的樁進(jìn)行了鉆芯檢測(cè),以驗(yàn)證該棟樓基樁嵌巖情況及成樁質(zhì)量。

低應(yīng)變檢測(cè)波形見圖1。

圖1 1#樓部分基樁低應(yīng)變檢測(cè)波形Fig.1 Detecting waveform of low strain of some foundation piles about No.1 building

以上檢測(cè)波形相對(duì)應(yīng)樁鉆芯照片見圖2。

4 施工質(zhì)量問題的認(rèn)定及后續(xù)處理

現(xiàn)場鉆芯檢測(cè)結(jié)果證明:9#、60#、61#、64#、77#、78#樁樁端以下均存在厚度不等的樁底沉渣(主要成分為細(xì)砂),厚度范圍0.3～2.8 m。由于本次鉆芯檢測(cè)是從低應(yīng)變波形異常中挑選有代表性的樁,另通過了解前期基樁施工狀況等諸多信息,綜合匯總分析,可以基本判定該棟樓與此類似波形的樁樁端部位都存在明顯缺陷,該棟樓基樁施工存在重大質(zhì)量問題(樁底沉渣厚度嚴(yán)重超標(biāo))。

在隨后由武漢市建筑業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)質(zhì)量管理工作委員會(huì)組織的技術(shù)咨詢會(huì)上,與會(huì)專家在聽取設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、檢測(cè)等單位的情況介紹和查閱相關(guān)技術(shù)資料后進(jìn)行討論,認(rèn)可檢測(cè)單位出具的正式檢測(cè)結(jié)論(151根工程樁,其中85根Ⅲ類樁、11根Ⅳ類樁)。一致認(rèn)為該棟樓較大部分工程樁存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

鑒于該棟樓工程樁單樁豎向承載力特征值Ra=7 600 kN,需要由樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求和樁身完整,以及樁端嵌入持力層(微風(fēng)化石灰?guī)r)的質(zhì)量作保證的。由于該棟樓工程樁設(shè)計(jì)有效樁長較短,普遍在15～18 m左右,承載力主要以端承力為主,一旦出現(xiàn)沉渣過厚問題,單樁承載力將大幅度下降。依據(jù)檢測(cè)單位的檢測(cè)結(jié)果及報(bào)告,專家組書面建議設(shè)計(jì)單位對(duì)Ⅲ、Ⅳ類樁進(jìn)行補(bǔ)樁處理。補(bǔ)樁樁型、樁徑、持力層及承載力等宜采取與原工程樁設(shè)計(jì)相同的原則設(shè)計(jì)。

在后期的2#、3#樓基樁檢測(cè)中均發(fā)現(xiàn)存在與1#樓類似的質(zhì)量問題(樁底沉渣厚度嚴(yán)重超標(biāo))。由于2#、3#樓上部結(jié)構(gòu)均為超高層(54層),工程樁單樁豎向承載力特征值均為Ra=7 600 kN,為保證上部結(jié)構(gòu)安全,杜絕質(zhì)量隱患,按專家組意見,2#、3#樓所有被判定為Ⅲ、Ⅳ類的工程樁均須按原工程樁設(shè)計(jì)要求進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

經(jīng)過為期一年左右的補(bǔ)樁施工和補(bǔ)樁后期檢測(cè),該項(xiàng)目1#、2#、3#樓補(bǔ)樁各項(xiàng)檢測(cè)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求,順利通過驗(yàn)收。目前該項(xiàng)目3棟樓上部結(jié)構(gòu)均竣工驗(yàn)收并已安全投入使用。

圖3 1#樓部分補(bǔ)樁低應(yīng)變檢測(cè)波形Fig.3 Detecting waveform of low strain of some supplementary piles about No.1 building

對(duì)比原工程樁和補(bǔ)樁的低應(yīng)變檢測(cè)波形,可以發(fā)現(xiàn)兩者存在明顯區(qū)別:持力層同為微風(fēng)化石灰?guī)r,但在樁端附近的反射峰前者為同相,后者為反相(反相峰為樁身混凝土嵌巖時(shí)樁波阻抗發(fā)生變化而引起)。這正是嵌巖樁低應(yīng)變典型的、正常的樁端信號(hào)[2]。

現(xiàn)場補(bǔ)樁鉆芯檢測(cè)結(jié)果證明:混凝土土芯樣均完整,施工申報(bào)樁長與鉆芯樁長均相符,樁底沉渣均<50 mm,樁端持力層均為微風(fēng)化石灰?guī)r。

圖4 1#樓部分補(bǔ)樁鉆芯芯樣Fig.4 Core-drilling samples of some supplementary piles about No.1 building

5 質(zhì)量問題原因分析

該項(xiàng)目基樁施工質(zhì)量出現(xiàn)的重大問題不僅延誤了項(xiàng)目建設(shè)工期,也給施工單位造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,作為檢測(cè)工作者一方面要在日常檢測(cè)工作中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,杜絕漏判、誤判,也要及時(shí)認(rèn)真進(jìn)行質(zhì)量追溯,找到施工問題的原因,才能全面充實(shí)檢測(cè)素質(zhì)和能力,為日后的檢測(cè)工作提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和業(yè)務(wù)指導(dǎo)咨詢,確保工程的質(zhì)量和安全。

通過前期調(diào)查與分析,出現(xiàn)施工質(zhì)量問題主要由以下幾個(gè)方面引起:

(1) 由于場區(qū)地質(zhì)情況自上而下以粉砂、粉細(xì)砂為主,施工采用回轉(zhuǎn)+沖擊工藝,在入巖前階段的施工均呈不穩(wěn)定狀態(tài),極易發(fā)生坍塌和鉆渣沉淀。出于工時(shí)和成本考慮,施工單位大部分樁施工時(shí)采用原土造漿穩(wěn)定孔壁,而不是依靠黃土和膨潤土造漿,使得泥漿綜合性能指標(biāo)處于不合理的范圍。這就必然起不到穩(wěn)定孔壁和排除鉆渣的作用,致使砂和鉆渣不能完全被清除而滯留在泥漿中使得樁底沉渣加厚。

(2) 在整個(gè)施工過程中,二次清孔與混凝土澆筑的工序銜接不緊湊。二次清孔完成后由于混凝土來料不及時(shí),造成泥漿中砂及鉆渣沉淀后又產(chǎn)生沉渣。

(3) 由于場區(qū)設(shè)計(jì)持力層內(nèi)富含溶洞,溶洞為全充填或半充填的不穩(wěn)定狀態(tài),混凝土澆筑完畢后使得填充物性狀發(fā)生變化,可能造成溶洞與孔底或孔側(cè)存在連通裂隙,混凝土灌注后,其作為粘結(jié)料的水泥漿因裂隙存在而發(fā)生流失,造成混凝土離析。

6 樁底沉渣厚度超標(biāo)預(yù)防應(yīng)對(duì)措施

該項(xiàng)目補(bǔ)樁各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果優(yōu)良率達(dá)到98%以上,通過了解,施工單位在補(bǔ)樁階段施工主要采取以下幾點(diǎn)措施以預(yù)防樁底沉渣過厚情況:

(1) 樁孔成孔后的一次清空孔深必須達(dá)到設(shè)計(jì)鉆進(jìn)深度,在清孔未滿足規(guī)范要求的情況下(規(guī)范要求:孔底500 mm以內(nèi)的泥漿相對(duì)密度應(yīng)<1.25,含砂率≤8%,黏度≤28S),不得終孔驗(yàn)收進(jìn)行下一道工序。樁孔的驗(yàn)收與鋼筋籠的制安必須及時(shí)跟進(jìn),二次清空測(cè)量沉渣厚度必須<50 mm,測(cè)量手感必須在堅(jiān)硬巖石之上。

(2) 二次清孔的泥漿比重必須控制在1.20～1.30之間,二次清孔前應(yīng)往泥漿循環(huán)池內(nèi)補(bǔ)充新拌制的優(yōu)質(zhì)泥漿,使清孔所用的泥漿比重保持在1.15～1.25之間,確?？椎壮猎謇砀蓛?。

(3) 混凝土灌注必須及時(shí),終孔后2 h內(nèi)必須灌注混凝土,超過2.5 h的孔必須重新清孔。二次清孔的驗(yàn)收工作必須在砼運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后進(jìn)行,驗(yàn)收合格才能澆注。

(4) 對(duì)于存在溶洞和裂隙發(fā)育的孔,應(yīng)回填碎石和黃土反復(fù)沖擊形成穩(wěn)定的孔壁;對(duì)于大的溶洞,在成孔前先壓注水泥漿或砂漿填充再?zèng)_擊成孔,避免孔壁坍塌造成孔底沉渣超標(biāo)問題[3]。

7 結(jié)束語

通過簡介上述項(xiàng)目基樁施工質(zhì)量問題的工程實(shí)例,針對(duì)近幾年建筑項(xiàng)目高層及超高層建筑基樁設(shè)計(jì)普遍采用嵌巖樁,本文的目的是為基樁檢測(cè)人員提供某種借鑒:如何綜合運(yùn)用各種檢測(cè)手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)嵌巖樁基樁施工中的質(zhì)量問題及通過所掌握的施工工藝、狀態(tài)等情況對(duì)檢測(cè)結(jié)果綜合作出準(zhǔn)確的判斷,確保建筑工程項(xiàng)目基礎(chǔ)質(zhì)量和安全。

[1] 中國建筑科學(xué)研究院.建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范:JGJ 106—2014[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.

[2] 陳凡,徐天平,陳久照,等.基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[3] 徐攸在.樁的動(dòng)測(cè)新技術(shù)[M].第二版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

(責(zé)任編輯：李雯)

Analysis and Treatment of Construction Quality of Foundation Piles in A Project

LIU Jun,YUAN Lizhi,XU Lei

(HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034 )

This paper introduces some comprehensive testing methods of foundation piles in the high-rise project,like dynamic testing and drilled-cores examined testing.It is found that some foundation piles have construction quality problems.In view of the above situation,this paper analyzes the reasons and takes measures to make the piles to meet the requirement.The test methods provide the reference for the similar engineering quality problems of foundation piles.

rock-socketed pile; low strain; core-drilling; quality problem; countermeasures

TU753.3; TU473.1+6

A

1671-1211(2017)05-0598-03

2017-05-31;改回日期2017-06-21

劉軍(1970-),男,工程師,土木工程(巖土工程)專業(yè),從事地基基礎(chǔ)檢測(cè)工作等。E-mail:2366950687@qq.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20170831.1514.004.html數(shù)字出版日期2017-08-31 15:14

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.05.019